唐山分院承担的国家十五科技攻关项目“重介质旋流器选煤新工艺的研究”，是在“九五”期间“大型高效全重介选煤简化流程新工艺及设备”攻关项目已取得的成果基础上，研究开发需解决的关键技术，对该成果进行全面完善、提高、配套，实现：(1)大型高效无压给料三产品重介质旋流器选煤工艺系统优化集配，全部粗煤泥入重介质旋流器分选；(2)主要分选设备—大型无压给料三产品重介质旋流器结构参数和工艺参数择优并降低介质泵动力消耗；(3)配套关键设备具有高效、高可靠性并与大型主选设备成龙配套；(4)研究开发小于0.1mm极细煤泥分选回收工艺及设备；(5)重介质旋流器分选过程自动测控及系统自动化水平迈上新台阶，使重介质旋流器选煤实现高效率、低成本、高效益。

与国际上典型重介质选煤流程相比，减少基建投资50～60%，加工费用降低30～40%，而且课题完成后可配套组成处理能力达1.8～2.0Mt/a的单生产系统,为大型选煤厂建设和技术改造提供高效、高可靠性成套重介质旋流器选煤新工艺和装备。

2004年5月山西神州煤电焦化股份有限公司与煤科总院唐山分院签订合同,把晋阳选煤厂的技术改造工程与完成“十五”国家科技攻关课题的工业性试验任务结合起来,采用重介质旋流器选煤新工艺及设备，现已取得良好效果，并成功推广到山西介休选煤厂和内蒙古庆华集团百灵选煤厂。

一、主要研究内容

（一）重介质旋流器选煤新工艺方面

采用一套介质回收净化系统，实现80mm(100mm)～0mm原煤的分级入选，以改善分选效果、降低旋流器的入料压力、减少脱介筛面积，从而降低基建投资和生产费用；粗粒煤(50～2mm)入大型重介质旋流器分选,细粒煤(2～0.5mm)入小型重介质旋流器分选，煤泥（- 0.5mm）进入浮选系统进行浮选，提高煤泥分选效率。这样，发挥了三个系统各自的优点，使得精煤回收率得到提高；在脱介、介质回收方面实现了强化和简化；采用了大型化设备及科学合理的设备布置,强化了简化工艺效果（该工艺发明专利号：02159990.4）。晋阳选煤厂技术改造设备流程见下图。

晋阳选煤厂设备流程图

（二）新设备方面

研制3NWX1300 /920型双给介无压给料三产品重介质旋流器（该旋流器发明专利号：02158903.8），结构示意见下图，其单机处理能力达300～350t/h，与小直径重介质旋流器配套，单系统处理能力达1.8～2.0Mt/a。同时研究重介质旋流器磨损机理、耐磨材质和制造工艺，提高设备使用寿命。在现有基础上使旋流器的无故障运行时间提高一倍；

双供料无压给料三产品重介质旋流器结构示意图

采用4361筛缝φ=2mm的香蕉筛进行湿法分级；同时选用筛缝为2mm的脱介筛进行脱介，大大减少了脱介筛面积，强化了脱介过程，降低了介耗、水耗。

（三）自动化方面

研制重介质旋流器选煤系统高可靠性自动控制仪表及传感器、计算机软件和自控装置，实现生产过程悬浮液密度、磁性物含量、液位、产品灰分智能控制和整个系统技术经济指标优化控制。

二、3NWX1300 /920型双给介无压给料三产品重介质旋流器

该旋流器是新研制的重介质旋流器选煤新工艺的核心分选设备,它由圆筒型旋流器作为一段和由圆筒-圆锥型旋流器作为二段旋流器串联而成。其结构示意图如图4所示。采用CFD(Computational Fluid Dynamics)技术对重介质旋流器的流场进行研究，并进行结构参数优化。

结构特点

(1)一段旋流器采用了圆筒型,而且是双给介入口（其中一个是稳定的大流量入口，一个是可调节的小流量入口）。采用激光测速仪和高速录像及图像分析系统(SP2000型)对圆筒型和圆筒-圆锥型旋流器进行了旋流器内速度场和密度场的测试，采用CFD(Computa

tional Fluid Dynamics)技术对重介质旋流器的流场进行数值模拟，证明：圆筒型旋流器内的速度场和密度场更均匀,对物料按悬浮液实际密度分选更有利,分选精度更高、产品质量控制也更容易。同时，双给介口使得其入料压力调整更为方便，设备配套更容易。

(2)实现了悬浮液和被选物料分开给入旋流器,避免物料过粉碎和减少了动能损失,同时还便于设备布置。

(3)充分且仅仅利用了自{dy}段排出的重悬浮液剩余压头作为二段旋流器产生离心力场的动力源。

(4)选择圆筒-圆锥型旋流器作为二段洗选设备,有可能利用变化其底流口大小与溢流管插入深度相结合的办法来解决二段旋流器分选密度调节问题。

三、重介质旋流器选煤新工艺的特点

(1)原煤按2mm分级脱泥，选后产品按2mm脱介，大幅度提高了分级脱泥筛和脱介筛的单位处理能力和分级脱泥、脱介效率，减少了脱介设备台数，与“九五”攻关的简化工艺相比，新工艺重介系统的厂房体积降低约30%.

(2)采用新工艺，可以将原煤按粒度采用不同的分选密度进行分选，使按等λ原则进行洗选成为可能，有效地改善了大直径和小直径重介旋流器的分选效果，为{zd0}限度提高产品回收率创造了有利的条件。

(3)采用新工艺，由于脱介设备台数的减少、大直径旋流器入料压力的降低，大大降低了选煤厂功耗。根据晋阳选煤厂的情况计算，如采用“九五”攻关的简化工艺，为了保证入料中2～0.5mm细粒煤得到有效分选，重介旋流器入料压力必须达到2.5MPa以上，给料泵的装机功率为760KW。若采用新工艺，其主选旋流器入料压力在1.5MPa既可满足要求，给料泵的装机功率仅为540KW，在加上由于减少脱介设备的台数而降低的功耗，吨原煤电耗比“九五”攻关的简化工艺降低约1kWh。

(4)细粒煤采用选前脱泥作业，-0.5mm（或根据煤质具体情况-0.3、-0.1等）煤泥直接去浮选。其优点：一是可以降低煤的过粉碎现象，尽量避免或减少煤的泥化程度；二是选前脱泥可以大大改善细粒煤重介旋流器分选条件，提高分选效率；三是悬浮液分流量减少且易于调节，降低介耗；四是可以减小磁选设备的规格。

四、重介质旋流器选煤新工艺的技术经济比较

以晋阳选煤厂技术改造工程为例，对“九五”简化重介质选煤工艺和“十五” 重介质选煤新工艺进行技术经济比较。不同选煤工艺技术经济比较见表1，不同选煤工艺投资比较见表2

由表1可见，采用重介新工艺，选煤厂电耗比“九五”攻关的简化工艺减少0.94 kW.h/t，比原工艺减少5.31 kW.h/t。介耗比“九五”攻关的简化工艺减少0.3 kg/t，比原工艺减少3.5 kg/t。增量收入比“九五”攻关的简化工艺增加942.2万元/a，比原工艺增加1872.8万元/a。

由表2可见，采用重介新工艺，工程总投资比“九五”攻关的简化工艺减少785.76万元。

表1：不同工艺技术经济比较表

表2：不同工艺投资比较表

五、总结

具有分选精度高、对原煤适应性强、易于实现自动控制等优点的重介质选煤技术 “九五”期间取得了突破性进展。以大型无压给料三产品重介质旋流器为主选设备的简化重介质选煤工艺已经得到了较大范围的推广，使我国重介质选煤技术处于国际先进水平行列。

为了进一步提高重介质旋流器选煤的分选精度和经济性，使先进、高效的重介质旋流器选煤技术得到更广泛的推广，科技部下达了国家“十五”攻关课题“重介质旋流器选煤新工艺关键技术的研究”。在“九五”攻关成果的基础上，针对简化重介质选煤工艺存在的问题进行攻关。

该课题完成后，将使我国高效、先进的重介质旋流器选煤技术、装备水平和自动化程度在“九五”所取得成果的基础上得到进一步完善、提高，可为现有各种规模的选煤厂技术升级改造和新厂建设,为提高我国重介质选煤比例提供高效率、低成本、高效益的技术和装备。如果说“九五”攻关解决了重介质旋流器选煤系统的工艺简化问题，那么，该课题的完成则进一步提高了重介质旋流器选煤的效率和经济性，基本解决了国际选煤界亟待解决的既保持重介质选煤高效、先进的优点，基建投资和运行费用又低的难点。使先进、高效的重介质旋流器选煤技术得到更广泛的推广，使我国重介质选煤技术处于国际{lx1}水平.